（贵州群建精密机械有限公司，贵州省 遵义市 563003）
摘要：对蜗轮副啮合与圆柱斜齿轮和蜗杆啮合进行对比分析，提出在传动载荷不大的情况下将蜗轮替换成圆柱斜齿轮的运用，并分析提出斜齿轮加工优势及装配优势，最后通过实例举证斜齿轮替代蜗轮在现实中的运用。
关键词：斜齿轮 蜗轮副 中心高
1、引言
蜗轮副减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换将电机的转速减速到所需要的转速，并得到较大转矩的机构。在传递动力与运动的机构中应用范围相当广泛。加工蜗轮时理论上应使用专用的蜗轮滚刀，由于蜗轮规格较多，在实际工作中往往因为没有专用的滚刀，而用其他相近的滚刀代替，如飞刀等，但是这个加工带来了麻烦。因而在蜗轮副传递载荷不大的情况下可以用斜齿轮替代蜗轮，可以将加工简单方便化。
2、蜗轮副啮合与斜齿轮和蜗杆啮合情况分析
在蜗杆与蜗轮啮合时，蜗杆是以轴向模数为标准值，蜗杆的端面齿形有阿基米德螺旋线和延长渐开线以及渐开线三种状态，而蜗杆与圆柱斜齿轮啮合时，斜齿轮以法向模数和法相齿形角为标准值，所以蜗杆也多以法向模数和法向齿形角为标准值，蜗杆端面齿形时延长渐开线，我们通常称作Zn型蜗杆，所以斜齿轮替代蜗杆主要以法向模数为标准值来设计斜齿轮。
图一是蜗杆和蜗轮的啮合示意图，图中蜗杆轴向齿距Px=BC=AC’=πM，蜗轮端面齿距Pt=πM，Px=Pt。
图二是蜗杆与斜齿轮啮合，图中斜齿轮的法向齿距Pn2=πMn，蜗杆法向齿距Pn1=BD=AD’=πMn，当Pn1=Pn2=πMn时他们才能正确啮合。
M………………………………蜗杆轴向模数（蜗轮端面模数）
Mn………………………………………………………法向模数
一般蜗杆与蜗轮啮合时，蜗杆受其直径系数q的限制，变化较大，与之啮合的蜗轮也将因为没有相应的蜗轮滚刀而不便加工，且中心距的要求准确及加工成型的蜗轮副配对斑点等高要求，蜗杆的中心线应该与蜗轮中心平面重合，及△L越小越好（如图一）否则不能达到最佳啮合状态，会造成啮合噪音增加，磨损加快等不利现象发生，故加工蜗轮时需要专用的蜗轮滚刀，若无专用滚刀而是用飞刀加工，机床必须要有切向刀架，操作麻烦，效率较低，通常不建议用该种方法加工蜗轮。
而蜗杆与斜齿轮啮合时，就不受蜗杆直径系数q的限制，中心距可以根据速比和刚度而定，加工斜齿轮相对于蜗轮较方便，不需要专用的蜗轮滚刀，并且加工斜齿轮可以通过剃齿，磨齿等工艺来对齿面精度进行提高，以达到提高减速器精度的目的，另外蜗杆对圆柱斜齿轮的轴向位置没有严格的要求，安装和拆卸都比较方便。[2]
3、实例举证
3.1、蜗轮副减速器状态
蜗轮副减速器为单头蜗轮副，速比要求i=40:1，中心距要求a=44.5mm，蜗杆参数为齿数Z1=1，轴向模数Mt=1.65，法向压力角α=20°，分度圆直径d1=23。精度等级7fGB10089-88
3.2、斜齿轮替代蜗轮基本参数计算[1]
蜗杆与斜齿轮啮合的计算与一般齿轮的计算相同，
3.3、圆柱斜齿轮与蜗杆啮合侧隙确定
圆柱斜齿轮与蜗轮啮合侧隙确定可以参考蜗轮副间隙计算
3.3.1、圆柱斜齿轮与蜗杆传动最小法向侧隙确定[1]
在常温（20℃）条件下，圆柱斜齿轮与蜗杆传动最小法向侧隙可以参照下表取值，取侧隙种类副f级jnmin=16μm
3.3.2、 圆柱斜齿轮与蜗杆传动最大法向侧隙确定[1]
在常温（20℃）条件下，圆柱斜齿轮与蜗杆传动最大法向侧隙jnmax可以按以下公式进行计算：
通过查找齿轮手册对应数值及对应公式进行演算为:
通过计算得出该斜齿轮和蜗杆啮合侧隙范围在16-210μm之间最为合适。
4、案例实施结果
通过该设计出的斜齿轮和蜗杆在装配上不仅方便快捷，蜗杆与斜齿轮中心高还无需完全保证在同一条直线上即可完美啮合，通过性能检测各方面性能指标均满足使用要求，具体结果如下图四。
5、总结
本文通过蜗轮副啮合与斜齿轮替代蜗轮与蜗杆进行啮合对比分析，找出两者啮合的相似与区别点，详细列出斜齿轮比蜗轮的加工优势，分析列举出斜齿轮替代蜗轮的具体参数，并进行实例举证，更加详细的演算如何成功地将斜齿轮对蜗轮进行替代。
参考文献
[1]齿轮手册编委会，齿轮手册第二版[M],机械工艺出版社，2004
[2]孙恒，陈作模，机械原理[M]，北京高等教育出本社，2001
论文作者:陈远琴
论文发表刊物:《知识-力量》2018年9月上
论文发表时间:2018/8/7
标签：蜗轮论文; 蜗杆论文; 齿轮论文; 圆柱论文; 加工论文; 齿形论文; 模数论文; 《知识-力量》2018年9月上论文;